Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 82-85.

Designing a protection scheme for an interconnected power system is facing
several challenges. The most severe challenge is isolating only the faulty part as fast
as possible while keeping the coordination between relays. So, selecting the proper
directional overcurrent relays (DOCRs) settings is vital to achieving optimal
coordination and reducing operating time. Therefore, this thesis proposes two new
characteristic curves by choosing the optimal settings of each DOCR in the
distribution portion of the IEEE 30-bus system, considering mid-point faults.
The proposed user-defined two-level characteristic and shifted user-defined two-
level characteristic curve show the extraordinary capability of the DOCRs to be
customized as the network requires. The fmincon is the optimization method used to
determine the optimal settings of relays by applying a multi-objective optimization
considering selecting the proper weighting factors.
Furthermore, comparisons between the results achieved by the proposed
characteristics and the recently proposed characteristics that are discussed in the
literature are presented. These comparisons demonstrate the superiority of the
proposed characteristics over other characteristics by showing the considerable
reduction in the total operating times of the relays while keeping the coordination.
Finally, the two proposed characteristic curves were tested with different asymmetric
fault types to validate their performance, and the curves achieved good results with
these faults.

تتميز شبكات التوزيع الكهربية المتشابكة بالعديد من المميزات، ولكن يواجه تصميم مخططات الوقاية لها العديد من التحديات، ومن أهمها ضرورة فصل أصغر منطقة تعرضت للعطل عن طريق المحافظة على التنسيق بين مرحلات الوقاية الابتدائية والثانوية وعلى أن يكون الفصل في أقل وقت ممكن. ولمواجهة هذا التحدي لابد من اختيار الإعدادات المناسبة لمرحلات الوقاية الاتجاهية ضد زيادة التيار والتي تستخدم على نطاق واسع في حماية تلك الشبكات لتحقيق التنسيق الأمثل وتقليل وقت التشغيل اللازم لفصل العطل لأقل وقت ممكن.
ولذا اقترحت الرسالة تطبيق نوعين من المنحنيات غير التقليدية لمرحلات الوقاية الاتجاهية ضد زيادة التيار بحيث تكون ذات مستويين ويحددها المستخدم. وقد تم تحديد الإعدادات المُثلى للمرحلات باستخدام المنحنيات المقترحة في شبكة توزيع قياسية وهي IEEE 30-bus باستخدام دالة أمثلة متعددة الأهداف، ومع فرض حدوث أعطال متماثلة في منتصف الخطوط. ثم تم اختبار أداء المنحنيات المقترحة من خلال مقارنات عديدة بين نتائجها وبعض المنحنيات الاخرى. وقد أظهرت النتائج الانخفاض الكبير في إجمالي أوقات تشغيل المرحلات مع الحفاظ على التنسيق بين المرحلات عند تطبيق المنحنيات المقترحة من خلال المرونة الفائقة في ضبطها طبقًا لما تتطلبه الشبكة. وأخيرًا، تم اختبار منحنيي الخصائص المقترحين عند حدوث الأعطال غير المتماثلة أيضًا من أجل التحقق من صحة أدائهما، وقد حقق المنحنيين نتائج جيدة مع هذه الأعطال أيضًا.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.